Thiết bị gia nhiệt dòng nhập liệu

Một phần của tài liệu ĐỒ án THIẾT kế kỹ THUẬT HOÁ học TÍNH TOÁN và THIẾT kế THÁP CHƯNG cất mâm CHÓP hệ METHANOL – nước (Trang 80 - 83)

Chọn thiết bị truyền nhiệt vỏ - ống đặt nằm ngang, gồm 6 pass phía ống và 1 pass phía vỏ. Ống truyền nhiệt được làm bằng thép X18H10T, kích thước ống 16x2, 61 ống. Các thơng số của ống:

Đường kính ngồi: dn = 16 mm = 0,016 m Bề dày ống: = 2 mm = 0,002 m

Đường kính trong: dtr = 0,012 m

Hơi đốt là hơi nước ở 3 at, đi trong ống 16x2. Ta được các thơng số: Nhiệt hố hơi: rnước = rn = 2171,29 kJ/kg

Nhiệt độ sôi: tnước = tn = 132,7oC Dịng nhập liệu có nhiệt độ:

- Trước khi vào nồi đun (lỏng): 25oC

- Sau khi được đun (hơi): 82,06oC Suất lượng hơi nước cần dùng:

1 = − = 159,29 (kg/h) 0,95

Hiệu số nhiệt độ trung bình:

Chọn kiểu truyền nhiệt ngược chiều, nên:

̅̅̅ ∆ = ( ∆ Hệ số truyền nhiệt: = Trong đó:

: hệ số cấp nhiệt của dòng nhập liệu (W/m2.K)

: hệ số cấp nhiệt của hơi đốt (W/m2.K)

∑ : nhiệt trở của thành ống và lớp cáu (m2.K/W)

55 | P a g e

Tính tốn tháp chưng cất mâm chóp

* Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu:

= 1− 2 (W/m2)

Trong đó:

1: nhiệt độ của vách tiếp xúc với rượu (ngoài ống) và ∑ = + 2 = 2 mm: bề dày thành ống

= 17,5 (W/m.oK): hệ số dẫn nhiệt của thép không gỉ (ST3_Bảng 28/28)

r = 1/5000 (m2.oK/W): Nhiệt trở trung bình của lớp bẩn trong ống (ST2_V.1/4) Suy ra: ∑ = 5,14.10-4 (m2.oK/W). Vậy qt = 1944,44 ( 1 − 2) (*)

* Xác định hệ số cấp nhiệt của dòng nhập liệu trong ống:

Tại nhiệt độ sơi trung bình của dòng nhập liệu: tFtb = 53,53oC

- Khối lượng riêng hỗn hợp: { ℎ = 761,82 / 3

ướ = 985,91 / 3 1 ℎℎ →ℎℎ = 905,96 kg/m3 Hệ số dẫn nhiệt: 3 905,96 = 3,58. 10−8. 3748,87.905,96. √ 20,72 = 0,428 / Độ nhớt của hỗn hợp: { ℎ = 0,38. 10−3N. s/ 2 ướ = 0,52. 10−3 N. s/ 2 →µℎℎ = . µ ℎ + (1 − ). µ ướ →µℎℎ = 0,194. (0,38. 10−3) + (1 − 0,194). ( 0,52. 10−3) →µℎℎ = 0,489. 10−3 . / 2 Nhiệt dung riêng của hỗn hợp: {

→ =

ℎℎ ℎ

Áp dụng công thức ST2_V.35/12, ta được: = . = 3748,87.0,489. 10−3 = 4,283

0,428

Vận tốc dòng nhập liệu đi trong ống:

=

56 | P a g e

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

Chuẩn số Reynolds:

→Chế độ chảy rối, chuẩn số Nusselt được tính theo cơng thức:

* Xác định hệ số cấp nhiệt của hơi nước đi phía vỏ:

= 0,725. 4√

Hệ số cấp nhiệt ngồi thành ống có bị ảnh hưởng bởi sự sắp xếp ống. Bố trí ống theo hình lục giác với 61 ống → số đường chéo của đường 6 cạnh là 9 ống. Tra (ST2_Hình V.20/30), ta có = 0,85.

Khi đó: = .

Dùng phép lặp, chọn tF1 = 120,16oC

Nhiệt độ trung bình của màng nước ngưng tụ: tm = 126,43oC

Tại nhiệt độ này: =937,76 kg/m3; = 0,225.10-3 N.s/m2; = 0,686 W/m.K

= 12405,62 W/m2.K → qn = . .(tn – tF1) = 132231,5 W/m2 → qt = qn =132231,5 W/m2 2 = 1 − . ∑ = 52,19 oC. Tại nhiệt độ này:

- Khối lượng riêng hỗn hợp: {

1 = ℎℎ →ℎℎ = 906,83 kg/m3 - Hệ số dẫn nhiệt: 3 906,83 = 3,58. 10−8. 3746,36.906,83. √ 20,72 = 0,429 / Độ nhớt của hỗn hợp: { ℎ = 0,386. 10−3N. s/ 2 ướ = 0,531. 10−3 N. s/ 2 →µℎℎ = . µ ℎ + (1 − ). µ ướ →µℎℎ = 0,194. (0,386. 10−3) + (1 − 0,194). ( 0,531. 10−3) →µℎℎ = 0,5. 10−3 . / 2 Nhiệt dung riêng của hỗn hợp: {

→ =

ℎℎ ℎ

57 | P a g e

Tính tốn tháp chưng cất mâm chóp Áp dụng cơng thức ST2_V.35/12, ta được = . = 4,37 →NuF = 230,28 → = → = . ( 2 − 25) = 4704,29. (52,19 − 25) = 127909,65 W/m2

Kiểm tra sai số: = | − | . 100% = 3,38% < 5% (thoả)

Vậy tF1 = 120,16oC và tF2 = 52,19oC

Khi đó: = 2704,29 (W/m2.oC) và = 10405,62 (W/m

=

Diện tích bề mặt truyền nhiệt: Chiều dài mỗi ống: = . .( + )/2 = 1,01 ( ) →Vậy chọn L = 1,5 (m).

Với cách bố trí ống trên vỉ theo hình lục giác, số ống truyền nhiệt cần thiết là 61 ống, trong đó số ống trên đường chéo hình lục giác b = 9, số hình lục giác đồng tâm là 4 hình. Chọn bước ngang giữa hai ống: t = 1,25.dng = 1,25.0,016 = 0,02 (m).

Đường kính trong của vỏ thiết bị: Dtr = t.(b-1) + 4.dng = 0,224 (m).

Vậy chọn chiều dài ống L = 1,5 m, đường kính vỏ tiêu chuẩn Dtr = 0,3 m Kiểm tra lại tỉ số L/Dtr:

=

Một phần của tài liệu ĐỒ án THIẾT kế kỹ THUẬT HOÁ học TÍNH TOÁN và THIẾT kế THÁP CHƯNG cất mâm CHÓP hệ METHANOL – nước (Trang 80 - 83)

Tải bản đầy đủ (DOCX)

(91 trang)
w